JP2010539717A - マイクロリソグラフィ用の掩蔽瞳を有する投影対物系 - Google Patents

Abstract

マイクロリソグラフィのための掩蔽された瞳を有する投影対物系（１０）は、有用光の印加に向けて設けられた第１の領域を有する第１の光学面（Ｓ４）と、有用光の印加に向けて設けられた第２の領域を有する少なくとも１つの第２の光学面（Ｓ５）とを有し、有用光のビームエンベロープ（ＳＨ）が、第１の領域と第２の領域の間に延びている。光伝播方向に入射側と出射側とで開放され、散乱光を遮蔽するように機能する少なくとも１つのチューブ（１２）が、第１の光学面（Ｓ４）と第２の光学面（Ｓ５）の間に配置され、このチューブの壁は、有用光の波長範囲内で不透明であり、このチューブは、ビームエンベロープ（ＳＨ）の少なくとも部分長にわたって有用光の伝播方向に延び、かつビームエンベロープ（ＳＨ）の外周を取り囲む。
【選択図】図１

Description

本発明は、有用光の印加に向けて設けられた第１の領域を有する第１の光学面を含み、かつ有用光の印加に向けて設けられた第２の領域を有する少なくとも１つの第２の光学面を含み、有用光のビームエンベロープが、投影対物系の作動中に第１の領域と第２の領域の間に延びるマイクロリソグラフィのための掩蔽された瞳を有する投影対物系に関する。

マイクロリソグラフィのためのそのような投影対物系は、文献ＷＯ２００６／０６９７２５Ａ１から公知である。
投影対物系は、半導体構成要素及び他の微細構造構成要素の製造のための投影露光装置内のマイクロリソグラフィに用いられる。この場合、投影対物系は、一般的に、マスク又はレチクルとも呼ばれるフォトマスク又は光学レチクルのパターンを感光層で被覆した物体上に最大分解能を用いて縮小スケールで投影するように機能する。
この場合、絶えずより微細な構造を生成するために、一方で投影対物系の像側開口数（ＮＡ）を増大し、他方で絶えずより短い波長、２０ｎｍよりも短い波長、すなわち、今日用いられている極紫外（ＥＵＶ）におけるものを用いる必要がある。

ＥＵＶ波長範囲では、光学構成要素の製造において透過性がそれ程十分ではない材料しか利用可能ではないので、ＥＵＶリソグラフィのための投影対物系は、専ら反射光学要素を有する。そのような投影対物系は、相応に反射光学性と呼ばれる。
しかし、本発明は、ＥＵＶ範囲における反射投影対物系に制限されず、より長い波長範囲に用いられる投影対物系において用いることができる。

ＷＯ２００６／０６９７２５は、高い像側開口数を得るために、有用光が通過する貫通孔を有する１つ又は複数の光学面、この場合はミラーを設けることによって投影対物系の瞳を掩蔽することを提案している。この場合、貫通孔は、ほぼ光軸上に位置する。
そのような掩蔽を有する投影対物系の場合には、有用光が、像平面へと通過する前に、有用光の印加に向けて設けられた投影対物系の全ての光学面にこれらの光学面のうちの１つ又はそれよりも多くを省略することなく正しい順序で印加されることは、結像品質に対して重要である。

しかし、まさしく掩蔽を有する投影対物系の場合には、散乱光が、有用光の印加に向けて設けられた光学面の全ての領域上には事前に入射することなく直接像平面へと光学面内の貫通孔を通過することが発生する可能性がある。

本発明の意味の範囲内では、「散乱光」は、光学面における望ましくない反射の結果として発生する光だけではなく、いわゆる過剰開口光、すなわち、システムの開口よりも大きい開口を有する光ビームでもあることが理解される。
本発明の意味の範囲内では、有用光の「ビームエンベロープ」は、有用光束の周辺光線の全体、又は言い換えれば、有用光ビームのエンベロープであると理解すべきである。

散乱光が、特定の光学面を省略して光学面内の貫通孔を像平面へと直接通過する理由は、これらの散乱光が、有用光が貫通孔を通過する時に示す角度範囲から逸脱する入射角で貫通孔を通過するという事実にあると考えられる。
反射屈折対物系、すなわち、反射光学要素と屈折光学要素の両方を有するものにおいて散乱光を抑制するための対策は、文献ＷＯ２００６／１２８６１３に説明されている。

３つの対物系部分を有し、かつ有用光が第１の対物系部分から第２の対物系部分へとほぼ９０°だけ偏向される反射屈折投影対物系において、有用光が第１の対物系部分から直接第３の対物系部分へと第２の対物系部分を省略して通過することができないように阻止する散乱光遮蔽絞りを第１の対物系部分と第３の対物系部分の間に配置することが提案されている。
他の反射屈折投影対物系に対して上述の文献に説明されている更に別の対策は、有用光が印加されない領域で個々の光学要素上の散乱光を遮蔽するコーティングの付加に関連する。
上述の文献に説明されている更に別の対策は、投影対物系において、有用光ビームセグメントが重ならない２つの交差する有利光ビームセグメント間の間隙内に散乱光遮蔽絞りを導入することにある。

文献ＥＰ１，３５５，１９４Ａ２は、視野絞りを開口絞りと組み合わせる円盤が投影対物系の物体平面の近くに配置された反射投影対物系を説明している。この円盤の配列は、物体平面から到着する有用光のみが視野絞りの開口部を通過し、それに対して露光装置から到着する有用光のみが開口絞りを通じて物体平面に向けて透過されることを保証することが意図されている。上述の文献に説明されている投影対物系は、掩蔽された瞳を持たない。

文献ＪＰ２００５／０８６１４８Ａは、光学系内に合計で６つの散乱光絞りが配置された６つのミラーを含む掩蔽のない反射投影対物系を開示している。散乱光絞りの各々は、散乱光が像平面へと通過するのを阻止するように機能する。散乱光絞りの中でも特に、切端円錐形のチューブが可能な散乱光絞り構成として用いられる。
文献ＪＰ２００４／２４６３４３Ａは、散乱光の抑制に向けて、散乱光遮蔽要素として機能する有用光の伝播方向にプレート型の延長部を有する開口絞りを有する反射システムを説明している。

ＷＯ２００６／０６９７２５Ａ１ ＷＯ２００６／１２８６１３ ＥＰ１，３５５，１９４Ａ２ ＪＰ２００５／０８６１４８Ａ ＪＰ２００４／２４６３４３Ａ

掩蔽された瞳を有する投影対物系では、散乱光が像平面へと個々の光学面内の貫通孔を直接通過しないことを保証するには、そのような散乱光遮蔽絞りの使用では不十分である。
本発明は、結像特性が散乱光のより有効な抑制によって改善されるマイクロリソグラフィのための掩蔽された瞳を有する投影対物系を規定するといった目的に基づいている。

本発明は、光伝播方向に入射側と出射側とで開放された散乱光を遮蔽するように機能する少なくとも１つのチューブが第１の光学面と第２の光学面の間に配置され、これらのチューブが、有用光の伝播方向にビームエンベロープの少なくとも部分長にわたって延び、ビームエンベロープの外周を取り囲むという事実により、導入部で言及した投影対物系に関する目的を達成する。
本発明による投影対物系では、２つの光学面の間の有用光のビームエンベロープは、外周は塞がれているが端部が開放されたチューブによって取り囲まれる。ビームエンベロープが、少なくとも１つのチューブによって取り囲まれるという事実は、有用光が妨害されることなくチューブを通過することができ、それに対して有用光のビームエンベロープに対して異なる伝播方向を有する散乱光、すなわち、望ましくない反射の結果として発生する光又は過剰開口光は、チューブによって実質的に遮蔽されるということを意味する。この目的のために、少なくとも１つのチューブは、内側及び／又は外側で吸光性を有することができる。

１つの好ましい構成では、第１の光学面と第２の光学面の間の有用光のビームエンベロープは、第１のビームエンベロープであり、第１のビームエンベロープの部分長にわたって有用光の第２のビームエンベロープが重ね合わされ、チューブは、第１のビームエンベロープの重ね合わせのない部分領域の少なくとも部分長にわたって延びている。
この場合には、上述の少なくとも１つのチューブは、２つのビームエンベロープの重ね合わせ領域内での有用光の妨害のない伝播を保証することが有利である。
この場合には、チューブは、第１のビームエンベロープの重ね合わせのない部分領域の全長にわたって延びることが好ましい。

この場合には、有用光のビームエンベロープが、光伝播方向に可能な最大長にわたって取り囲まれるので、上述の少なくとも１つのチューブによる散乱光抑制は、特に有効である。
上述の少なくとも１つのチューブが、２つの光学面の間で、好ましくはビームエンベロープ長の少なくとも５０％にわたって、好ましくは全ビームエンベロープ長にわたって有用光のビームエンベロープを取り囲む場合には、一般的に、これらのチューブは、最適な散乱光抑制を保証するということができる。

更に好ましい構成では、チューブは、最小限の距離、例えば、好ましくは２ｍｍよりも短く、１ｍｍよりも短く、又は更に０．２ｍｍよりも短い距離ではあるが、接触することなくビームエンベロープを取り囲む。
チューブがビームエンベロープを接触なしに取り囲む場合には、それによってチューブが有用光の伝播を妨害することが阻止される。ビームエンベロープの伝播方向から単に若干逸脱する伝播方向を有する散乱光であっても、伝播することがチューブによって実質的に阻止されるので、チューブと有用光のビームエンベロープの間の距離が小さい程、チューブによる散乱光遮蔽も同様に有効になる。

更に好ましい構成では、第１の光学面と第２の光学面の間に中間像が生成され、チューブは、少なくとも中間像の近くに配置される。
有用光のビームエンベロープは、中間像の領域内では最小の外周を有し、従って、上述の少なくとも１つチューブが投影対物系内で大きい構造空間を占有しないようにこれらのチューブを同様に小さい外周を有するように形成することができるので、中間像の領域は、これらのチューブの配列に特に良好に適する。

更に好ましい構成では、チューブの内部の幾何学形状は、ビームエンベロープの形状に適応している。
この対策は、チューブの内部の幾何学形状のビームエンベロープの形状への適応の結果として、上述の最小限の距離が、ビームエンベロープの外周にわたって、更に、チューブが延びる全長にわたって守られるので、チューブが有用光のビームエンベロープを最小限の距離で取り囲む上述の対策のうちの１つとの関連で特に有利である。

１つの好ましい実用的な構成では、ビームエンベロープが切端円錐形である場合には、チューブも、同様に切端円錐形状方式で形成される。
ビームエンベロープが双切端円錐形である場合には、チューブは、好ましくは双切端円錐形状方式で形成されるか、又は少なくとも２つの切端円錐形チューブがビームエンベロープを取り囲む。
特に、中間像における有用光のビームエンベロープの双切端円錐形形状は、中間像の上流と中間像の下流の両方の有用光のビームエンベロープが、１つの双切端円錐形チューブ又は２つの切端円錐形チューブによって外周を取り囲まれるので有利である。

更に好ましい構成では、貫通孔が設けられた第３の光学面が、第１の光学面と第２の光学面の間に配置され、この貫通孔は、有用光の通過のために機能し、チューブは、この貫通孔に又は貫通孔の領域に配置される。
この対策は、光学面内の貫通孔を通じた散乱光の伝播を実質的に抑制することができ、その一方で有用光が貫通孔、厳密にはチューブを阻害されずに通過するといった更に別の利点を有する。本発明は、掩蔽された瞳を有する反射投影対物系、特に、ＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影対物系に有利に適用することができる。

更に別の利点及び特徴は、下記の説明及び添付図面から明らかになるであろう。
上述の特徴及び以下に説明するものは、それぞれに対して指定する組合せだけではなく、本発明の範囲から逸脱することなく他の組合せ又はそれ自体に用いることができることは言うまでもない。
本発明の例示的な実施形態を図面に示し、これらの図面を参照して以下に説明する。

マイクロリソグラフィのための掩蔽された瞳を有する投影対物系の第１の例示的な実施形態の図である。 図１の投影対物系において用いることができる散乱光を遮蔽するためのチューブの図である。 マイクロリソグラフィのための掩蔽された瞳を有する投影対物系の更に別の例示的な実施形態の図である。 図３の投影対物系における使用のためのチューブの図である。 マイクロリソグラフィのための掩蔽された瞳を有する投影対物系の更に別の例示的な実施形態の図である。

図１は、マイクロリソグラフィのための掩蔽された瞳を有する全体的に参照記号１０を与えた投影対物系を示している。投影対物系１０は、光伝播方向に見て物体平面と像平面Ｂの間に６つの光学面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，及びＳ６を有する。光学面Ｓ１からＳ６は、投影対物系１０が反射投影対物系であるように全てミラーである。
投影対物系１０の光軸は、ＯＡによって表している。
光学面Ｓ１からＳ６の各々は、有用光の印加に向けて設けられた領域を有し、図１の図は、光学面Ｓ１からＳ６を有用光の印加に向けて設けられた領域だけによって例示している。

また、図１は、有用光のビーム経路を示している。有用光のビームエンベロープＳＨ、すなわち、有用光ビーム束の周辺光線の全体によって形成されるビーム円錐が示されており、この図では、そのうちの２つの周辺光線１３及び１５を示している。
更に、中間像Ｚが、光学面Ｓ４とＳ５の間に置かれる。中間像Ｚに起因して、光学面Ｓ４とＳ５の間の有用光のビームエンベロープＳＨは、双円錐又は双切端円錐の形状を有し、この形状の外周が最も幅狭な位置は中間像Ｚ内に位置する。

光学面Ｓ５は、貫通孔Ａ１を有し、光学面Ｓ６は、貫通孔Ａ２を有し、各々の場合に、有用光は、これらの貫通孔を通過する。有用光は、光学面Ｓ４から光学面Ｓ５への途中で貫通孔Ａ２を通過し、光学面Ｓ６から貫通孔Ａ１を通過して像平面Ｂへと進む。
この場合、例えば、光学面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，又はＳ４のうちの１つにおいて生成された散乱光、又は過剰開口光を含む散乱光が、直接像平面Ｂへと貫通孔Ａ２及び貫通孔Ａ１を通過することを阻止するために、光学面Ｓ４とＳ５の間の有用光のビームエンベロープＳＨは、ビームエンベロープＳＨの部分長にわたってチューブ１２によって囲まれ、このチューブが、散乱光を遮蔽するか又は散乱光が伝播するのを阻止する。

図２にはチューブ１２を単独で例示している。チューブ１２は、入射側１４と出射側１６で開放されており、すなわち、そこにはいかなる材料も持たず、有用光に対して透過的な材料さえも持たない。
チューブ１２は、上述のものとは対照的に外周が完全に塞がれ、好ましくは内側及び／又は外側で吸光性を有する外周壁１８を有する。
図１によると、チューブ１２は、光学面Ｓ４とＳ５の間で部分長だけにわたって、厳密には、有用光のビームエンベロープが光学面Ｓ３とＳ４の間の有用光のビームエンベロープ、光学面Ｓ５とＳ６の間のビームエンベロープ、又は光学面Ｓ６と像平面の間のビームエンベロープと重ならない領域内で有用光のビームエンベロープを取り囲む。

ビームエンベロープの重ね合わせのない領域のより良好な利用に向けて、チューブ１２は、図１に破線によって補足するような形状を有することができる。
従って、この場合、チューブ１２は、光学面Ｓ４とＳ５の間で有用光のビームエンベロープの全長にわたって延び、チューブ１２内では、このビームエンベロープは、光学面Ｓ３とＳ４の間、Ｓ５とＳ６の間、又はＳ６と像平面の間のビームエンベロープと重ならない。

図１及び図２による例示的な実施形態では、チューブ１２は、切端円錐の形状を有し、この場合、図１の図で破線によって示しているように、切端円錐の端面は、必ずしも互いに対して平行に延びる必要はない。本発明の意味の範囲内では、「切端円錐形」は、チューブの直径が一端から他端へと直線的に拡幅し、この場合、チューブの基部領域は、いずれか閉じた１次元曲線とすることができ、すなわち、非円形曲線を含む全ての幾何学形状を含む。
チューブ１２は、光学面Ｓ４とＳ５の間で可能な限り最小限の距離で有用光のビームエンベロープを取り囲むが、ビームエンベロープＳＨには接触しない。
投影対物系１０では、チューブ１２は、中間像Ｚの近くに配置されるが、光学面Ｓ３に起因する構造的理由によって中間像Ｚにまでは到達することができない。

図３は、マイクロリソグラフィのための掩蔽された瞳を有する投影対物系２０の更に別の例示的な実施形態を示している。
投影対物系２０は、物体平面Ｏと像平面Ｂの間で光伝播の順に８つの光学面Ｓ１からＳ８を有し、光学面Ｓ６は、貫通孔Ａ１を有し、光学面Ｓ５は、貫通孔Ａ２を有し、光学面Ｓ８は、貫通孔Ａ３を有し、光学面Ｓ７は、貫通孔Ａ４を有する。

光学面Ｓ１からＳ８は、投影対物系２０が反射投影対物系であるように全てミラーによって設けられる。図１による図とは対照的に、図３の図は、光学面Ｓ１からＳ８を光軸ＯＡに関して対称に例示しており、各光学面の有用光が印加される領域は、各場合に図３の各光学面Ｓ１からＳ８に示している有用光のビームエンベロープから生じる。図１とは対照的に、図３には、ビーム束の掩蔽された部分領域を示していない。
光学面Ｓ１からＳ８の配列は、Ｚ１に第１の中間像を生成し、Ｚ２に第２の中間像を生成する。

チューブ２２は、光学面Ｓ４とＳ５の間に配置され、このチューブは、光学面Ｓ４とＳ５の間で有用光のビームエンベロープの外周を取り囲み、チューブ２２は、光学面Ｓ４とＳ５の間で有用光のビームエンベロープの部分長にわたって延び、チューブ２２内では、有用光は、光学面Ｓ３とＳ４の間、Ｓ５とＳ６の間、及び光学面Ｓ６と像平面の間の有用光と重ならない。
チューブ２２は、図３に示しているように、中間像Ｚ１内及び中間像Ｚ１の両側で有用光のビームエンベロープを取り囲む。
更に、チューブ２２は、光学面Ｓ６内の貫通孔Ａ１を通過し、それによってチューブ２２を特に貫通孔Ａ１に機械的に固定することが可能になる。
中間像Ｚ１の両側の有用光のビームエンベロープは、双切端円錐の形状を有するので、チューブ２２は、同様に双切端円錐として有利に形成される。

図４は、チューブ２２を単独で例示している。
チューブ１２と同様に、チューブ２２は、その縦方向の端部２４及び２６で開放されており、関連の波長範囲の光に対して不透明であり、好ましくは、内側及び／又は外側で吸光性を有する。
双切端円錐形のチューブ２２の代わりに、図３の投影対物系２０におけるチューブ２２の位置に図２によるチューブを２つ配置することができ、この場合、これらのチューブは、相応に幅狭端部が互いに対面するように配置される。

図５は、マイクロリソグラフィのための掩蔽された瞳を有する投影対物系３０の更に別の例示的な実施形態を示している。
投影対物系３０は、物体平面Ｏと像平面Ｂの間に合計で１０個の光学面Ｓ１からＳ１０を有し、これらの光学面は、投影対物系３０が反射光学性であるようにミラーとして設けられる。
投影対物系３０は、Ｚ１，Ｚ２，及びＺ３において３つの中間像を生成する。図３と同様に、図５にはビーム束の掩蔽された部分領域を示していない。
投影対物系３０では、光学面Ｓ４とＳ５の間の中間像Ｚ１の領域内の有用光のビームエンベロープは、有用光の隣接するビームエンベロープとの重ね合わせがない部分長にわたってチューブ３２によって囲まれ、更に、光学面Ｓ６とＳ７の間の有用光のビームエンベロープは、第２のチューブ３４によって囲まれる。

チューブ３２及び３４は、基本的に図３の例示的な実施形態によるチューブ２２に対応する。
中間像Ｚ２の領域内では、光学面Ｓ８は、貫通孔Ａ１を有し、チューブ３４は、その中に有利に配置される。更に、別の貫通孔が光学面Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１０に置かれ、これらの貫通孔は、Ａ２，Ａ３，及びＡ４で表している。
上述の投影対物系１０，２０，及び３０は、特に、ＥＵＶリソグラフィにおける使用に適している。

１０ 投影対物系
１２ チューブ
Ｓ４ 第１の光学面
Ｓ５ 第２の光学面
ＳＨ ビームエンベロープ

Claims (12)

1. 有用光の印加に向けて設けられた第１の領域を有する第１の光学面（Ｓ４，Ｓ６）を含み、かつ有用光の印加に向けて設けられた第２の領域を有する少なくとも１つの第２の光学面（Ｓ５，Ｓ７）を含み、該有用光のビームエンベロープ（ＳＨ）が、投影対物系の作動中に該第１の領域と該第２の領域の間に延びる、マイクロリソグラフィのための掩蔽された瞳を有する投影対物系であって、
   光伝播方向に入射側と出射側とで開放され、かつ散乱光を遮蔽するように機能する少なくとも１つのチューブ（１２；２２；３２，３４）が、第１の光学面（Ｓ４，Ｓ６）と第２の光学面（Ｓ５，Ｓ７）の間に配置され、該チューブの壁が、有用光の波長範囲内で不透明であり、該チューブは、ビームエンベロープ（ＳＨ）の少なくとも部分長にわたって該有用光の該伝播方向に延び、かつ該ビームエンベロープ（ＳＨ）の外周を取り囲む、
   ことを特徴とする投影対物系。
2. 前記第１の光学面（Ｓ４，Ｓ６）と前記第２の光学面（Ｓ５，Ｓ７）の間の前記有用光の前記ビームエンベロープ（ＳＨ）は、第１のビームエンベロープであり、かつ該第１のビームエンベロープの部分長にわたって該有用光の第２のビームエンベロープによって重ね合わされ、前記チューブ（１２；２２；３２，３４）は、該第１のビームエンベロープの重ね合わせのない部分領域の少なくとも部分長にわたって延びていることを特徴とする請求項１に記載の投影対物系。
3. 前記チューブ（１２；２２；３２，３４）は、前記第１のビームエンベロープの前記重ね合わせのない部分領域の全長にわたって延びていることを特徴とする請求項２に記載の投影対物系。
4. 前記チューブ（１２；２２；３２，３４）は、前記ビームエンベロープ（ＳＨ）を最小限の距離ではあるが接触せずに取り囲むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の投影対物系。
5. 前記距離は、２ｍｍよりも短く、より好ましくは１ｍｍよりも短く、より好ましくは０．２ｍｍよりも短いことを特徴とする請求項４に記載の投影対物系。
6. 中間像（Ｚ；Ｚ_1,Ｚ₂；Ｚ_1,Ｚ_2,Ｚ₃）が、前記第１の光学面（Ｓ４）と前記第２の光学面（Ｓ５）の間に発生され、
   前記チューブ（１２；２２；３２，３４）は、少なくとも前記中間像（Ｚ；Ｚ_1,Ｚ₂；Ｚ_1,Ｚ_2,Ｚ₃）の近くに配置される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の投影対物系。
7. 前記チューブ（１２；２２；３２，３４）の内部の幾何学形状が、前記ビームエンベロープ（ＳＨ）の形状に適応していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の投影対物系。
8. 前記チューブ（１２；２２；３２，３４）は、切端円錐形状方式で形成されることを特徴とする請求項７に記載の投影対物系。
9. 前記チューブ（２２；３２，３４）は、双切端円錐形状方式で形成され、又は少なくとも２つの切端円錐形状チューブ（１２）が、前記ビームエンベロープを取り囲むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の投影対物系。
10. 貫通孔が設けられた第３の光学面（Ｓ６）が、前記第１の光学面（Ｓ４）と前記第２の光学面（Ｓ５）の間に配置され、該貫通孔は、前記有用光を通過させるように機能し、前記チューブ（１２；２２，３４）は、該貫通孔に又は該貫通孔の領域に配置されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の投影対物系。
11. 反射光学性であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の投影対物系。
12. ＥＵＶマイクロリソグラフィのために設計されることを特徴とする請求項１１に記載の投影対物系。

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